智能纺织材料(四):光导纤维
来源: | 作者:proe7a423 | 发布时间: 2016-09-05 | 1805 次浏览 | 分享到:

自1977年美国加州通用电话公司启动全球第一套光纤通信系统以来,光纤在通讯领域的通讯传导功能为社会所熟识。随着光导纤维技术取得的快速发展和巨大成绩,很多领域把目光瞄准光纤这一新兴的技术特点、材料研发及应用研究,多领域的共同参与也促进了光导纤维技术的快速进步和在更广泛领域的应用。在众多应用中,以通讯、医疗、照明、装饰领域中的应用最为广泛。

 

1.光导纤维及其分类

光导纤维是一种可将光能封闭在纤维中并使其以波导方式进行传输的光学复合纤维,亦称为智能光纤,由纤芯和包层2部分组成,具有优异的传输性能,可随时提供描述系统状态的准确信息。

 

光导纤维按所使用的材质分类,可分为石英玻璃光纤和塑料光纤(POF)两大类,前者主要应用于较长距离的光通信领域,取代同轴电缆和微波通信,它又可分为石英光纤、氟化玻璃光纤和硫化玻璃光纤等,而后者按所使用的聚合物种类(包括芯鞘不同材质)又可分为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PSt)、含氟透明树脂和氘化PMMA等。

从结构上分类,光纤是由传输的芯材和折射率等较低的围绕它的鞘材构成的,按其可传输的光模是单一或复数,又有单模光纤和多模光纤之分,而多模光纤又可分类为芯材折射率一定的阶段指数(SI)型或表芯型,以及折射率由光纤芯部中心向表面对称递减分布的渐变指数(GI)型或聚焦型。

 

光导纤维全反射示意图

SI型和GI型光纤 

SI型和GI型光纤

2.光导纤维的主要应用领域

(1)通信、医疗

光纤通信因其传输容量大,保密性好等优点,现在已经成为当今最主要的有线通信方式,在数位时代里扮演非常重要的角色。将需传送的信息在发送端输入到发送机中,将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上,然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端,由接收机解调出原来的信息,便实现了数据的传输和通讯。


随着光导纤维制造技术的进步,也为医学应用带来了美好的前景。纤维内窥镜已应用临床多年,其中用光纤把激光导入体内进行诊断和治疗已广泛开展。将导光功能作为内窥镜的照明,可以开展小切口的微创手术。光导纤维辅助开展的微创手术,具有创口小、疼痛轻、恢复快、住院时间短、出血少的重要特点,在某些领域已经完全淘汰了创口大、出血多的传统手术。奥林巴斯公司还将光纤用于工业管道探伤检修内窥镜设备。